LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA RADIASI “POLIMERISASI AKRILAMIDA”
ABSTRAK Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer-monomer menjadi rantai polimer yang panjang dan berulang. Terdapat dua cara dalam pembuatan polimer, yaitu secara konvensional dan secara radiasi. Telah dilakukan percobaan polimerisasi secara radiasi menggunakan mesin berkas elektron 350 keV/10mA dengan kecepatan konveyor 0,9cm/detik, lama waktu iradiasi kira-kira 13 detik. Dalam percobaan ini dilakukan pembuatan polimer poliakrilamida menggunakan monomer akrilamida. Ditimbang monomer akrilamida sebanyak 30,0053 gram kemudian dilarutkan dalam 100 ml aquadest. Larutan yang berisi monomer akrilamida tersebut diiradiasi dengan dosis sebesar 39,9 kGy. Poliakrilamida yang terbentuk kemudian dianalisis secara kuantitatif dan kualitatif. Dari hasil percobaan diperoleh poliakrilamida kering sebanyak 3,4240 gram dari hasil pencucian menggunakan aquadest dan 3,7125 gram dari hasil pencucian menggunakan aseton. Kemudian dari hasil uji swelling menunjukkan bahwa derajat pengembangan poloakrilamida yang dicuci menggunakan air lebih besar dibandingkan dengan poliakrilamida yang dicuci menggunakan aseton. Dari hasil pengamatan menggunakan mikroskop, dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan struktur mikro antara poliakrilamida yang dicuci dengan aseton dan poliakrilamida yang dicuci dengan aquadest.
TATA KERJA Alat Peralatan dan fasilitas yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya adalah : Mesin Berkas Elektron 350 keV/10mA, kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Spektrofotometer dengan perangkat lunak Genesys CTA Reader, mikroskop, berbagai piranti gelas, wadah cuplikan dari kaca berbentuk baki, neraca analitik, spatula, sarung tangan, pinset dan microwave. Bahan Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain : monomer akrilamida, aquadest, dan aseton. Cara Kerja 1. Preparasi Sampel Ditimbang 30,0053 gram monomer akrilamida kemudian dilarutkan ke dalam 100 ml aquadest. 2. Irradiasi Sampel Larutan sampel disiapkan ke dalam wadah kaca dan diberi label. Sampel diirradiasi dengan dosis irradiasi sebesar 39,9 kGy dan tegangan 300 kV, arus disesuaikan dosis yang diinginkan dan kecepatan konveyor 0,9 cm/detik. Waktu irradiasi cuplikan kira-kira 13 detik. Film CTA yang telah diirradiasi 1 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
didiamkan dalam suhu kamar selama 2 jam, kemudian diukur rapat optiknya menggunakan spektrofotometer CTA reader. Rapat optik CTA itu sebanding dengan dosis serap. 3. Pencucian dan Pengeringan Poliakrilamida Sampel yang telah diirradiasi, sebagian dicuci menggunakan aquadest dan sebagian lagi dicuci menggunakan aseton. Pencucian dilakukan hingga diperoleh poliakrilamida yang tidak berlendir. Kemudian dilakukan pemanasan dalam microwave agar diperoleh poliakrilamida kering. 4. Analisis Sampel Hasil Iradiasi Analisis kuantitatif dilakukan untuk mengetahui banyaknya poliakrilamida hasil iradiasi. Analisis kualitatif dilakukan dengan melakukan uji swelling (daya pengembangan) poliakrilamida dalam air selama 24 jam dan uji struktur mikro menggunakan mikroskop.
HASIL DAN PEMBAHASAN Polimerisasi Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer-monomer menjadi rantai polimer yang panjang dan berulang. Sedangkan polimer itu sendiri merupakan senyawa makromolekul yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil (monomer) yang saling berikatan. Terdapat dua cara membuat polimer yaitu secara konvensional menggunakan inisiator berupa bahan kimia dan secara radiasi. Pada percobaan ini dilakukan polimerisasi radiasi menggunakan sumber radiasi pengion berupa berkas elektron yang berasal dari Mesin Berkas Elektron milik PTAPB-BATAN. Kelebihan polimerisasi secara radiasi ini diantaranya adalah tidak memerlukan bahan kimia sebagai inisiator karena dengan radiasi pengion akan terbentuk radikal dan ion-ion serta prosesnya dapat terjadi pada suhu rendah. Proses polimerisasi menggunakan radiasi pengion dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu tahap inisiasi, propagasi dan terminasi. Peran radiasi pengion disini hanya terletak pada tahap inisiasi saja. Radikal bebas yang dihasilkan oleh radiasi pengion digunakan sebagai energi awal untuk memulai reaksi. Selanjutnya, reaksi polimerisasi berlanjut hingga tahap terminasi. Radikal yang dihasilkan oleh radiasi pengion relatif homogen walaupun melewati fase padat dan tidak mengalami kenaikan suhu yang tinggi selama polimerisasi sehingga reaksinya mudah untuk dikontrol. Tahapan proses polimerisasi terdiri dari : 1.
Tahap inisiasi Kekhasan reaksi polimerisasi adalah pada tahap inisiasi. Radikal bebas dihasilkan oleh radiasi pengion kemudian bereaksi dengan monomer yang belum jenuh. .
2 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
2.
Tahap propagasi Pertumbuhan rantai polimer dengan terjadinya ikatan antara radikal propagasi dengan monomer.
3.
Tahap terminasi Pertumbuhan radikal propagasi sudah mengalami kejenuhan kemudian mulai melakukan reaksi penggabungan sampai mencapai keseimbangan dan reaksi berhenti.
Polimerisasi Akrilamida Akrilamida merupakan struktur kimia berwarna putih, tidak berbau, berbentuk kristal padat yang sangat mudah larut dalam air dan mudah bereaksi melalui reaksi amida atau ikatan rangkapnya. Monomernya cepat berpolimerisasi pada titik leburnya atau di bawah sinar ultraviolet. Akrilamida memiliki rumus kimia C3H5NO dan berpotensi bahaya bagi kesehatan (dapat menyebabkan kanker atau karsinogenik).
Gambar 1. Struktur Kimia Akrilamida
Akrilamida dapat membentuk rantai polimer panjang yang dikenal sebagai poliakrilamida, yang juga karsinogenik. Polimer ini dipakai dalam pengental karena ia akan membentuk gel bila tercampur air. Dalam laboratorium biokimia poliakrilamida dipakai sebagai fase diam dalam elektroforesis gel (PAGE atau SDS-PAGE). Ia dipakai pula dalam penanganan limbah cair, pembuatan kertas, pengolahan bijih besi,
3 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
dan dalam pembuatan bahan pengepres. Beberapa akrilamida dipakai dalam pembuatan zat pewarna, atau untuk membentuk monomer lain.
Gambar 2. Struktur Kimia Poliakrilamida
Analisis Kuantitatif dan Kualitatif Analisis kuantitatif dilakukan untuk mengetahui berat polimer yang dihasilkan, dalam hal ini poliaklrilamida. Dalam pelaksanaannya dilakukan dengan menimbang berat poliakrilamida kering hasil polimerisasi. Poliakrilamida tersebut kemudian dicuci. Dalam pencucian poliakrilamida, digunakan aquadest dan aseton. Setelah dicuci, kemudian poliakrilamida tersebut dikeringkan. Dari hasil percobaan diperoleh poliakrilamida kering sebanyak 3,4240 gram dari hasil pencucian menggunakan aquadest dan 3,7125 gram dari hasil pencucian menggunakan aseton. Dari hasil keseluruhan diperoleh 7,1365 gram poliakrilamida dari 30,0053 gram akrilamida. Selebihnya tetap berupa akrilamida (tidak menjadi poliakrilamida) karena lapisan sampel pada saat iradiasi kurang tipis sehingga dosis yang diterima tidak terdistribusi secara merata. Selain itu, akrilamida yang dibuat juga digunakan untuk percobaan kopolimerisasi blok. Kemudian untuk mengetahui bahwa poliakrilamida yang dihasilkan bersifat hidrofilik atau tidak, dilakukan dengan uji pengembangan atau uji swelling. Uji swelling dilakukan dengan cara memasukkan poliakrilamida yang telah kering ke dalam 50 ml aquadest. Dilakukan pengamatan sebanyak dua kali, yaitu pada 2 jam awal dan 24 jam kemudian. Derajat pengembangannya dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut. Derajat pengembangan atau S (%) =
berat setelah perendaman − berat kering berat kering
x 100%.
Hasil perhitungannya adalah sebagai berikut : Setelah 2 jam Setelah 24 jam Penambahan Pengurangan Penambahan Pengurangan No Poliakrilamida berat volume air S (%) berat volume air polimer (gr) (ml) polimer (gr) (ml) Pencuci 1 18,2272 5 490,97 46,298 35,5 aseton Pencuci 2 35,7045 36,5 1042,77 50,1487 50 aquadest
4 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
S (%) 1247,08 1464,62
Dari hasil perhitungan di atas dapat diketahui bahwa poliakrilamida lebih suka dengan air daripada dengan aseton. Hal tersebut dapat terlihat dari derajat pengembangannya. Dari hasil tersebut, derajat pengembangan poliakrilamida yang dicuci menggunakan air ternyata lebih besar dibandingkan dengan poliakrilamida yang dicuci menggunakan aseton. Proses yang terjadi adalah air akan terdifusi oleh poliakrilamida karena adanya gugus hidrofilik. Setelah mencapai tahap kesetimbangan, air yang terserap akan terikat dengan gugus karboksilat membentuk ikatan hidrogen. Pada akhirnya air yang terserap akan tetap tertahan pada poliakrilamida sehingga poliakrilamida mengalami penggembungan atau mengembang.
a.sebelum mengembang
b.setelah mengembang
Gambar 3. Proses Pengembangan Polimer
Selain uji swelling, juga dilakukan pengamatan struktur mikro terhadap poliakrilamida tersebut. Seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini, terdapat perbedaan struktur poliakrilamida yang dicuci dengan aseton dan aquadest. Namun struktur mikro tersebut kurang begitu jelas dikarenakan sampel yang diamati terlalu tebal.
Aseton
Aquadest
Gambar 4. Struktur Mikro Poliakrilamida
KESIMPULAN Berdasarkan percobaan, dapat diperoleh beberapa kesimpulan, yaitu: 1.
Polimerisasi adalah reaksi penggabungan monomer-monomer menjadi rantai polimer yang panjang dan berulang.
5 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
2.
Poliakrilamida dapat dibuat dengan mengiradiasi monomer akrilamida menggunakan MBE milik PTAPB-BATAN.
3.
Dari hasil percobaan diperoleh poliakrilamida kering sebanyak 3,4240 gram dari hasil pencucian menggunakan aquadest dan 3,7125 gram dari hasil pencucian menggunakan aseton.
4.
Derajat pengembangan poloakrilamida yang dicuci menggunakan air lebih besar dibandingkan dengan poliakrilamida yang dicuci menggunakan aseton karena adanya gugus hidrofilik.
DAFTAR PUSTAKA Christina P, Maria dan Kartini Megasari.2007.Dasar-Dasar Kimia Radiasi, Percobaan-Percobaan dan Contoh Aplikasinya.Yogyakarta : STTN-BATAN. Megasari,Kartini.2010.Presentasi Praktikum Polimerisasi.Yogyakarta : STTN-BATAN. Swantomo,Deni,dkk.2008.Pembuatan
Komposit
Polimer
Superabsorben
dengan
Mesin
Elektron.Yogyakarta : STTN-BATAN. Tarwito.2010.Diktat Kuliah Kimia Radiasi.Yogyakarta : STTN-BATAN. http://id.wikipedia.org/wiki/Polimerisasi, diakses pada 20 Januari 2011 http://id.wikipedia.org/wiki/Akrilamida, diakses pada 20 Januari 2011 http://catatankimia.com/catatan/akrilamida.html, diakses pada 20 Januari 2011
Asisten,
Yogyakarta, 21 Januari 2011 Praktikan,
Kartini Megasari, S.ST
Dyah Kumala Sari
6 Dyah Kumala Sari | Teknokimia Nuklir | 010800215
Berkas
